金属钴

是一种过渡金属,具有磁性。

一、钴基础知识

产品概念

钴是一种化学元素。

元素符号:Co
英文名: Cobalt
中文名: 钴
相对原子质量: 59
常见化合价: +2和+3
外围电子排布: 3d7 4s2
核外电子排布: 2,8,15,2      
电子亲合和能: 0 KJ·mol-1
第一电离能:  758 KJ·mol-1
第二电离能:  1,646 KJ·mol-1
第三电离能:  3,232 KJ·mol-1
密度: 8.9 g/cm3
熔点: 1,495.0 ℃
沸点: 2,870.0 ℃
原子半径:1.67 埃
离子半径: 0.65(+2) 埃
共价半径: 1.16 埃
原子量: 58.93

钴属过渡金属,具有磁性。钴的英文名称“Cobalt”来自于德文的Kobold,意为“坏精灵”,因为钴矿有毒,矿工、冶炼者常在工作时染病,钴还会污染别的金属,这些不良效果过去都被看作精灵的恶作剧。 钴矿主要为砷化物、氧化物和化物。此外,放射性的钴-60可进行癌症治疗。

钴的拉丁文原意就是“地下恶魔”。数百年前,德国萨克森州有一个规模很大的银多金属矿床开采中心,矿工们发现一种外表似银的矿石,并试验炼出有价金属,结果十分糟糕,不但未能提炼出值钱的金属,而且使工人二氧化硫等毒气中毒。

人们把这件事说成是“地下恶魔”作祟。在教堂里诵读祈祷文,为工人解脱“地下恶魔”迫害。这个“地下恶魔”其实是辉钴矿。 1753年,瑞典化学家格·波朗特(G.Brandt)从辉钴矿中分离出浅玫色的灰色金属,制出金属钴。1780年瑞典化学家伯格曼(T.Bergman)确定钴为元素。

钴的化合物

1、钴(Ⅱ)的化合物   

(1)氧化钴   

通常可用草酸钴碳酸钴为原料经500-600℃煅烧抽制得氧化钴,主要反应:CoC2O4==CoO+CO+CO2   CoCO3==CoO+CO2   

(2)氢氧化钴
通常可在氯化钴溶液或硫酸钴溶液中用氢氧化钠溶液中和制得,主要反应:Co2++2OH-==Co(OH)2  Co(OH)2+O2+2H2O==4Co(OH)3   

(3)氯化钴

通常可用金属钴粉用稀盐酸分解成氯化钴溶液,再经蒸发结晶制得氯化钴晶体,主要反应:Co+HCl---COCl2 Co+H2SO4---COSO4   

(4)硫酸
通常可氧化钴为原料,用硫酸溶解后经蒸发结晶制得粉经色的硫酸钴晶体,主要反应: CoO+H2SO4==CoSO4+H2O   

(5) 碳酸钴
通常可在氯化钴溶液或硫酸钴溶液中用碳酸钠钠溶液沉淀制得,主要反应:CoCl2+Na2CO3==CoCO3+2NaCl   

(6) 草酸钴
通常可在氯化钴溶液或硫酸钴溶液中用草酸铵溶液沉淀制得,主要反应:(NH42C2O4+CoCl2==CoC2O4+2NH4Cl

2、钴(Ⅲ )的化合物   

(1)氧化高钴   
通常可将碳酸钴或草酸钴在氧气中加热,进一步氧化得到,主要反应:3CoCO3+O2====Co2O3++CO2 CoC2O4+O2====Co2O3+CO2+CO   

(2)氢氧化高钴   
主要反应:4Co(OH)2+O2+2H2O===4Co(OH)3  2Co(OH)2+NaClO+H2O==2Co(OH)3+NaCl 2Co(OH)3+6HCl==2CoCl2+Cl2+6H2O  

二、金属钴生产工艺、流程及应用领域

金属钴生产流程

钴的冶炼方法可分为两类:干法和湿法。

冶炼副产品中提钴的冶炼工艺

电解液净化产出的钴渣为主要原料。甘肃金川有色金属公司的生产流程为钴渣→浸出除铁→二次沉钴→还原铸阳极→阳极液净化→隔膜电解。该公司在许多生产、设计和科研单位的协助下在大量试验研究基础上确定了转炉渣提钴新工艺,该工艺采用电炉贫化获得钴硫,转炉吹炼富钴硫,加压氧化浸出技术,镍、钴、铜的浸出率高,反应速度快,浸出渣沉降性能好,钴的冶炼回收率达50%左右。金川有色金属公司采用硫酸溶解法从镍电解系统净化钴渣中回收钴,钴的回收率达到85%以上,同时,硫酸溶解钴渣还生产纯氧化钴粉。

砷钴矿冶炼工艺

赣州钴冶炼厂是国内唯一使用这种原料的厂家,原料从摩洛哥进口,该厂采用电炉熔炼→脱砷焙烧→二段浸出除铁砷→Na2S2O3脱铜→沉钴→还原铸阳极→净化→隔膜电解法生产氧化钴和电钴。

钴硫精矿的冶炼工艺

内将含钴的黄铁矿和磁黄铁矿精矿通称钴硫精矿,是国内主要炼钴原料之一。南京厂、葫芦岛厂、湖北光化磷肥厂和山东淄博钴厂四个厂家利用这种原料。其中葫芦岛锌厂的产品是二号电钴,采用硫酸化焙烧→浸出→脂肪酸脱铁铜→沉钴→还原铸阳极→阳极液净化→隔膜电解的方法,因生产成本高,现已停产。南京钢厂曾采用氧化焙烧——烧渣中温氯化焙烧工艺,湖北光化磷肥厂采用氧化焙烧——烧渣硫酸化焙烧工艺。但由于钴硫精矿含钴太低,一般都小于0.3%,加上回收钴的工艺流程复杂,普遍无利可图,所以,这些厂在生产一段时间后,又停止了生产。山东淄博钴厂利用钴硫精矿和含钴原料生产硫化钴、氧化钴、氯化钴、硫酸钴等产品。

钴的生产工艺图

应用领域

由于钴具有不可替代的物理、化学性能,应用领域非常广泛,包括充电电池材料、超硬耐热硬质合金、石化催化剂、陶瓷色釉料、磁性材料、饲料添加剂、医药品等行业。由于钴是小金属,大家关注不多,但是钴产品已经大量用于我们的日常生活,例如:

(1)钴酸锂(约60%的重量是钴)是离子电池的正极材料,我们日常用的手机锂离子电池里有5-10克钴;

(2)中华民族引以为荣的唐三彩、青花瓷、景泰蓝的釉料中就含钴,也只有钴颜料的蓝色才能历久弥新;

(3)动物饲料中也要添加微量的钴元素,动物缺乏钴会造成消化能力下降、贫血等疾病;

(4)人体中也含量有微量的钴,缺乏钴元素,人体会得病,一般表现是贫血。大家熟知的维生素B12中就有钴的成分;

(5)含有一定量钴的刀具钢可以显著地提高钢的耐磨性和切削性能,钴将合金组成中其它金属碳化物晶粒结合在一起,使合金具更高的韧性,并减少对冲击的敏感性能,这种合金熔焊在零件表面,可使零件的寿命提高3-7倍。含钴50%以上的司太立特硬质合金即使加热到1,000℃也不会失去其原有的硬度。

(6)在温度在1038℃以上时,钴基合金的优越性就显示无遗,特别适合用于制造高效率的高温发动机和汽轮机等,因此钴基合金被广泛地应用在航空航天和现代军事领域中。在航空涡轮发动机的结构材料中使用含20%-27%的钴基合金,可在不使用任何保护涂层的条件下,材料达到很高的抗氧化性。核反应堆供热工作室热介质涡轮发电机可以不检修而连续运转一年以上。

(7)钴是磁化一次就能保持磁性的少数金属之一。在热作用下,失去磁性的温度叫居里点,铁的居里点为769℃,镍为358℃,钴可达1,150℃。含有60%钴的磁性钢比一般磁性钢的矫顽磁力提高2.5倍。在振动环境下,一般磁性钢失去差不多1/3的磁性,而钴钢仅失去2%-3.5%的磁性。由于钴优越的磁特性,被大量应用于高新能磁性材料的制造。

(8)钴的其他化合物还作为催化剂应用于石油化工行业,作为粘合剂应用于橡胶轮胎行业。
综上所述,钴虽然是小金属,其广泛的用途却不可小视。特别是因其在航空航天等军工领域有着不可替代的重要作用,所以美国、日本、俄罗斯等国家都把钴作为重要的战略储备物资,中国近年也开始建立了自己的钴储备。随着钴在锂离子电池中的大量应用,其特殊的战略地位更加得到了凸显。

三、金属钴供需

1、2008年钴矿进口统计数据

2008年10月按生产国统计进口数据


四、LME九大电解钴上市品牌

公司名字
国家
品牌名
桶装重量
中国
CASH
250千克
至少含钴 99.95
中国
KLK 9995
250千克
至少含钴  99.95
中国
GOLDEN CAMEL 9965 and GOLDEN CAMEL 9995
250千克
至少含钴  99.65
Kasese Cobalt Company Limited
乌干达
KCCL
200千克
至少含钴  99.8
Mopani Copper Mines Plc
赞比亚
MCM V9B and MCM V9C
200千克或250千克
至少含钴99.65和 99.60
OJSC “MMC “Norilsk Nickel”
俄罗斯
NORILSK K1A and NORILSK K1AY
Approx 500kg
至少含钴 99.30和 99.35
Sumitomo Metal Mining Co., Ltd.
日本
SMM CO 99.8%
250千克或500千克
至少含钴  99.8
Votorantim Metais Niquel S/A
巴西
TOCANTINS ALLOY GRADE 99.8%
250千克
至少含钴  99.800
Vale Inco Limited
加拿大
VALE INCO ELECTROLYTIC COBALT ROUNDS
250千克
至少含钴  99.8

五 世界钴矿分布

民主刚果(扎伊尔)钴储量为42.2%,居世界第一位,其次是古巴、澳大利亚、赞比亚、新喀里多尼亚、俄罗斯和加拿大,这些国家的钴储量约占世界钴总储量的98%。

六 中国钴矿分布

全国钴矿产于24个省(自治区),主要分布在甘肃、山东、云南、河北、青海、山西等省,它们各自保有储量占全国保有储量的百分比依次为30.5%、10.4%、8.5%、7.3%、7.1%、6%,以上六省储量之和占全国总储量的70%,其余30%的储量分布在新疆、四川、湖北、西藏、海南、安徽等省(自治区)。

七 世界金属钴主要生产公司

公司名称或地区名称
时间
明细
预计年产能
加拿大Sherritt公司Ambatovy
2009年6月
马达加斯加Ambatovy钴项目融资
5,600吨
巴西淡水河谷Vale
2009年1季度
钴产量增加15.8%
713吨
超达
2009年1季度
钴产量增加26%
398吨
赞比亚
2009年1季度
钴产量下滑47.55%
600吨
Heron和中国杉杉
2009年6月
西澳Yerilla钴项目展开合作
未知
印度Vedanta公司Konkol
2010年3月
3万吨铜钴合金,100吨
3,000吨
 
 
2010年达到3,000吨
 
自由港及伦丁矿业刚果TenkeFungurume
2009年6月
2009年下半年生产量超预期
4,082.33吨
南非Metorex刚果Ruashi矿山
2009年6月
5月钴产量破纪录,上涨33%
214吨

八、中国钴行业政策

1、行业政策

2、海关税

2010年钴矿进出口税率一览

进口税率

关税名称 税率 执行时间
普通关税 0% 更新日期:2010-01-01
最惠国关税 0% 更新日期:2010-01-01
进口暂定税率 --- 更新日期:2010-01-01
进口配额税率 --- 更新日期:2010-01-01
(进口)增值税 17% 更新日期:2010-02-21
(进口)消费税 --- 更新日期:2010-01-01
反倾销税率 ---- 更新日期:2010-01-01

进口特惠协议税率

国家和地区 税率 执行日期
CEPA 香港 --- 更新日期:2010-01-01
CEPA 澳门 --- 更新日期:2010-01-01
智利 --- 更新日期:2010-01-01
巴基斯坦 --- 更新日期:2010-01-01
亚太协议 --- 更新日期:2010-01-01
亚太协议(特惠) --- 更新日期:2010-01-01
非洲(特惠) --- 更新日期:2010-01-01
新西兰 --- 更新日期:2010-01-01
也门、阿富汗等五国特惠 --- 更新日期:2010-01-01
(东盟) 文莱 --- 更新日期:2010-01-01
(东盟) 印尼 --- 更新日期:2010-01-01
(东盟) 马来西亚 --- 更新日期:2010-01-01
(东盟) 菲律宾 --- 更新日期:2010-01-01
(东盟) 新加坡 --- 更新日期:2010-01-01
新加坡 --- 更新日期:2010-01-01
(东盟) 泰国 --- 更新日期:2010-01-01
(东盟) 越南 --- 更新日期:2010-01-01
(东盟) 缅甸 --- 更新日期:2010-01-01
(东盟) 缅甸(特惠) --- 更新日期:2010-01-01
(东盟) 老挝 --- 更新日期:2010-01-01
(东盟) 老挝 (特惠) --- 更新日期:2010-01-01
(东盟) 柬埔寨 --- 更新日期:2010-01-01
(东盟) 柬埔寨(特惠) --- 更新日期:2010-01-01
秘鲁 --- 更新日期:2010-03-01

出口关税及出口退税

关税名称 税率 执行时间
出口关税 --- 更新日期:2010-01-01
出口暂定税率 15% 更新日期:2010-01-01
出口退税 0% 更新日期:2010-02-21

原产地标准

原产地标准 说明 执行时间
非优惠性原产地标准 “税则归类改变”标准:四位数级税目归类发生改变 更新日期:2010-01-01
中国-东盟原产地标准 完全获得标准,或者40%(累计)增值标准 更新日期:2010-01-01
亚太原产地标准 完全获得标准,或者45%增值标准(不发达国家35%增值标准),或者累计增值60%标准(不发达国家50%增值标准) 更新日期:2010-01-01
巴基斯坦原产地标准 完全获得标准,或者40%(累计)增值标准 更新日期:2010-01-01
中国-智利原产地标准 50% 区域价值成分 更新日期:2010-01-01
新西兰原产地标准 从任何其他品目改变到品目2605 更新日期:2010-01-01
CEPA香港原产地标准 - 更新日期:2010-01-01
CEPA澳门原产地标准 - 更新日期:2010-01-01

其他出口要求

要求 说明 执行日期
中国海关对报关单填制的规范要求 商品名称:1.品名;2.加工方法;3.外观 规格型号:4.成分含量;5.主要伴生矿物元素含量。备注或者申报要求:1.签约日期;2.选价期。 更新日期:2010-01-01
是否为加工贸易禁止或限制商品 禁止加工贸易进口(2009年取消禁止) 更新日期:2009.1.1
是否为国内投资项目不予免税目录 ---- 更新日期:2010-01-01
是否为国外投资不予免税目录 不予减免,除随项目设备进口的技术及配套件、备件外 更新日期:2010-01-01
其他说明 ---- 更新日期:2010-01-01

九、中国钴行业现状

钴是一种非常稀缺的资源,也是一种重要的战略资源。美国战略储备局长年保持钴的储备。钴的短缺程度比大家经常关注的石油更严重。

作为重要的战略金属,不论是在发达国家,还是在发展中国家,钴的消费通常与经济的发展高度相关。当一个国家或地区经济快速发展时,钴的消费也会出现同步增长。反之,经济的衰退会导致钴的消费下降,进而影响钴的价格波动。同时由于钴是铜、镍等矿产的伴生产品,经济形势的好与坏,直接影响到铜、镍等矿产的开发与生产情况,进而就影响到了钴的供应量的增减。

我国钴金属资源量约为140万t,绝大多数为伴生资源,单独的钴矿床极少。我国钴矿品位较低,均作为矿山副产品回收,生产过程中由于品位低、生产工艺复杂,因此金属回收率低、生产成本高。1996年我国钴金属产量(钴含量)229t,钴硫精矿产量(钴含量)192t,氧化钴638t。近几年我国钴的年消费量稳定在1,200t左右,国内钴产量包括氧化钴折算为钴每年总计约600~700t,国内钴产量尚不能满足国内需求,每年约有半数需进口。